2. Microscopia e composição química da célula

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Aula 2 – Microscopia e Composição química das células 
Sugestão de leitura: - Caps. 2 e 3: Microscopia e Bases macromoleculares da constituição celular 
Livro: Biologia Celular e Molecular. Autores: Junqueira, L.C. e Carneiro, J. 
 
Os conhecimentos sobre as células progridem à medida que as técnicas empregadas na 
investigação se aperfeiçoam. O estudo das células só foi possível graças ao uso do microscópio. O 
emprego desse aparelho em combinação com as técnicas de microtomia e coloração permitiu o estudo 
morfológico detalhado das células. Para se obter uma lâmina histológica de boa qualidades, algumas 
etapas são essenciais, como a coleta do material, a fixação e o processamento. 
As técnicas histológicas compreendem um conjunto de processos a que se submetem os tecidos 
a fim de que possam ser observados significativa e adequadamente permitindo o diagnóstico 
histológico ou patológico. A primeira etapa desse conjunto de processos diz respeito à coleta do 
material, que pode ser realizada por a) biópsia: retira-se fragmento do animal vivo (punções) ou b) 
necropsia: retirada do órgão com o animal morto. A segunda etapa é marcada pela fixação. Realizada 
imediatamente após a coleta/retirada do material. A fixação nada mais é do que o tratamento da peça 
histológica a fim de que possamos observar ao microscópio os componentes teciduais, com a 
morfologia e a composição química semelhantes às existentes no ser vivo. Objetivo da fixação: Visa 
impedir a destruição das células por suas próprias enzimas (autólise) ou por ação bacteriana, preservar 
em grande parte a estrutura e a composição molecular dos tecidos, assim como endurecer os tecidos 
tornando-os mais resistentes e favoráveis às etapas subsequentes da técnica histológica. Pode ser 
realizada por métodos químicos e/ou físicos. 
A terceira etapa corresponde à desidratação do material. Objetivo da desidratação: retirar a 
água do interior da célula a fim de permitir a impregnação da peça com parafina/resina. Para isto, a 
peça é submetida a banhos sucessivos em álcoois de teor crescente (ex.: 70%, 80%, 90% e 100%). A 
diafanização ou clareamento compreende a quarta etapa da rotina histológica. Tal processo 
corresponde à infiltração dos tecidos por um solvente da parafina/resina e ao mesmo tempo 
desalcolizante. Xilol é o solvente mais usado e retira toda água e álcool do material para que a parafina 
possa penetrar eficientemente no tecido. O tecido torna-se semi-translúcido, quase transparente. 
Utiliza-se 10 a 20 vezes o volume da peça. Outros agentes clareadores utilizados são: toluol, 
clorofórmio, benzol, entre outros. A quinta etapa corresponde ao processo de inclusão ou 
impregnação. Os tecidos são submetidos a banhos de parafina a 60°C, no interior de uma estufa. Em 
estado líquido, a parafina penetra nos tecidos, dando-lhes, depois de solidificada, certa dureza. Retira-
se a peça da estufa e a coloca em temperatura ambiente para solidificar. A inclusão pode também ser 
feita com resina, celoidina, gelatina ou resorcina epóxi, sendo estas últimas usadas para microscopia 
eletrônica. 
 Após a inclusão do material em parafina e/ou resina, leva-se o material para a microtomia, 
processo que envolve o corte do material em micrótomo, aparelho que possui navalha de aço. A 
espessura dos cortes geralmente varia de 5 a 10 µm (micrômetros). É imprescindível para que haja 
transparência do tecido e assim uma boa visualização. Após a microtomia, os cortes deverão ser 
“colados” nas lâminas. Os cortes provenientes da microtomia são “enrugados”. Para desfazer estas 
rugas, são esticados num banho de água e “pescados” com uma lâmina. A oitava e última etapa 
corresponde ao processo de coloração. A coloração tem a finalidade de dar contraste aos componentes 
dos tecidos, tornando-os visíveis e destacados uns dos outros. O mecanismo das colorações está 
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relacionado a dois fatores: a) os corantes utilizados e b) os elementos a corar. Os corantes são 
compostos químicos com determinados radicais ácidos ou básicos que possuem cor, e apresentam 
afinidade de combinação com estruturas básicas ou ácidas dos tecidos. Podem ser naturais ou 
sintéticos. Os componentes que se combinam com corantes ácidos são chamados acidófilos e os 
componentes que se combinam com corantes básicos são chamados basófilos. As colorações possuem 
algo em particular que as diferenciam umas das outras. 
 Após a coloração dos cortes histológicos, há a necessidade de montar as lâminas. A montagem 
das lâminas histológicas consiste na colagem da lamínula sobre o corte, com bálsamo do Canadá, que é 
solúvel em xilol e insolúvel em água. A lamínula impede que haja hidratação do corte pela umidade 
do ar ambiente, permitindo então que estas lâminas se mantenham estáveis por tempo indefinido. 
- Planos de corte histológicos: o estudo de cortes histológicos é sempre um desafio, pois estamos 
observando em duas dimensões objetos que apresentam três dimensões. Logo, cortes delgados de 
qualquer objeto precisam ser analisados levando em consideração que: a) o corte é apenas uma 
amostra muito pequena de um objeto muitas vezes maior; b) o corte não revela o que está à frente e 
atrás daquele objeto no momento em que ele foi cortado e c) o corte nem sempre revela a maneira e o 
ângulo em quem um objeto foi seccionado. Por estas razões, deve-se sempre examinar com muita 
atenção, os cortes ao microscópio na tentativa de interpretar corretamente as estruturas e pressupor a 
real organização destas. Para isso, considera-se sempre o eixo do corte, que pode ser transversal, 
longitudinal ou oblíquo. O material também pode ser seccionado em diferentes níveis de corte. 
 
Bases macromoleculares da constituição celular 
 As moléculas que constituem as células são formadas pelos mesmos átomos encontrados em 
seres inanimados. Noventa e nove por cento da massa das células são formadas por hidrogênio, 
oxigênio, carbono e nitrogênio. Excluindo-se a água, existe nas células a predominância absoluta de 
compostos de carbono (compostos orgânicos), cujas propriedades químicas são mais adequadas à vida. 
 A água não é uma molécula inerte, com a única função de preencher espaços; ao contrário, a 
água e os seus íons influem poderosamente na configuração e nas propriedades biológicas das 
macromoléculas. A quantidade de água e sais minerais na célula e nos organismos deve ser 
perfeitamente balanceada, qualificando o chamado equilíbrio hidrossalino. Esse equilíbrio é fator 
decisivo para a manutenção da homeostase de um organismo. Além disso, eles desempenham 
numerosos papéis de relevante importância para a vida da célula. A queda do teor de água, nas células 
e no organismo, abaixo de certo limite, gera uma situação de desequilíbrio hidrossalino, com 
repercussões nos mecanismos osmóticos e na estabilidade físico-química. Isso caracteriza a 
desidratação e põe em risco a vida da célula e do organismo. A quantidade de água varia em função da 
atividade do tecido ou órgão, da idade, do organismo e da espécie. A água é a substância mais 
abundante das células – 60-70% de seu peso, uma vez que ela é indispensável para o transporte de 
substâncias, tanto no interior da célula, como entre ela e o meio externo. Embora a molécula de água 
tenha uma carga neutra, os elétrons estão distribuídos assimetricamente, tornando a molécula polar. 
 A molécula da água é morfológica e eletricamente assimétrica. Os dois átomos de H formam 
com o O um ângulo que, em média, é estimado em 104,9º. Portanto, apesar de ser representada pela 
fórmula H-O-H, a molécula de água não é um bastão reto. Por outro lado, devido à forte atração 
exercida pelo núcleo de oxigênio sobre os elétrons, esta molécula é relativamente positiva no lado dos3 
 
dois H e negativa no lado do O, isto é, as moléculas de água são um dipolo. Por sua natureza 
dipolar, a água é um dos melhores solventes conhecidos. Ela dissolve muitas substâncias cristalinas 
e outros compostos iônicos porque sua tendência a se combinar com íons negativos ou positivos é, 
frequentemente, maior que a tendência de os íons se combinarem entre si. Ela representa o solvente 
universal dos líquidos orgânicos. É o solvente do sangue, da linfa, dos líquidos intersticiais nos 
tecidos e das secreções como a lágrima, o leite e o suor. É a fase dispersante de todo material 
citoplasmático. O citoplasma nada mais é do que uma solução coloidal de moléculas 
protéicas, glicídicas e lipídicas, imersas em água. Atua no transporte de substâncias entre o interior da 
célula e o meio extracelular. Grande número de reações químicas que se passam dentro dos 
organismos compreende reações de hidrólise, processos em que moléculas grandes de proteínas, 
lipídios e carboidratos se fragmentam em moléculas menores. Essas reações exigem a participação da 
água. Pelo seu elevado calor específico, a água contribui para a manutenção da temperatura nos 
animais homotermos (aves e mamíferos). 
 Os polímeros celulares contém em sua estrutura grupamentos químicos que apresentam 
afinidade pela água HIDROFÍLICOS = POLARES; os que não tem afinidade HIDROFÓBICAS = 
APOLARES. Os lipídios, parafina e óleos são repelidos pela água. Existem também macromoléculas, 
geralmente alongadas, que apresentam uma região hidrofílica e outra hidrofóbica. São chamadas de 
moléculas anfipáticas, dotadas de capacidade de associar-se simultaneamente a água e a outros 
compostos hidrofílicos por uma de suas extremidades, e a compostos hidrofóbicos, pela outra 
extremidade. As moléculas anfipáticas exercem importantes funções biológicas e estão presentes nas 
membranas celulares. 
 Já os sais minerais representam substâncias reguladoras do metabolismo celular. São obtidos 
pela ingestão de água e junto com alimentos como frutos, cereais, leite, peixes, etc. Os sais minerais 
têm participação nos mecanismos de osmose, estimulando, em função de suas concentrações, a entrada 
ou a saída de água na célula. São encontrados tanto nas células vivas quanto na natureza não-viva. 
Dissolvidos em água sob a forma de íons: na sua porcentagem modificam profundamente a 
permeabilidade, a viscosidade a capacidade de responder estímulos das células. Além disso, a 
concentração total dos íons minerais nos líquidos celulares tem relação com a entrada e saída de água 
na célula. 
 A concentração dos sais na célula determina o grau de densidade do material intracelular em 
relação ao meio extracelular. Em função dessa diferença ou igualdade de concentração é que a célula 
vai se mostrar hipotônica, isotônica ou hipertônica em relação ao seu ambiente externo, justificando as 
correntes osmóticas ou de difusão através da sua membrana plasmática. Portanto, a água e os sais 
minerais são altamente importantes para a manutenção do equilíbrio hidrossalino, da pressão osmótica 
e da homeostase na célula. Os sais podem atuar nos organismos na sua forma cristalina ou dissociados 
em íons. Os sais de ferro são importantes para a formação da hemoglobina. A deficiência de ferro no 
organismo causa um dos tipos de anemia. Os sais de iodo têm papel relevante na ativação da glândula 
tireóide, cujos hormônios possuem iodo na sua fórmula. A falta de sais de iodo na alimentação 
ocasiona o bócio. Os fosfatos e carbonatos de cálcio participam na sua forma cristalina da composição 
da substância intercelular do tecido ósseo e do tecido conjuntivo da dentina. A carência desses sais na 
alimentação implica no desenvolvimento anormal de ossos e dentes, determinando o raquitismo. Como 
íons isolados, os fosfatos e carbonatos atuam no equilíbrio do pH celular. 
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Os íons de sódio e potássio têm ativa participação na transmissão dos impulsos nervosos através dos 
neurônios. Os íons cálcio atuam na contração das fibras musculares e no mecanismo de coagulação 
sangüínea. Os íons magnésio participam da formação da molécula de clorofila, essencial para a 
realização da fotossíntese. Os íons fósforo fazem parte da molécula do ATP (composto que armazena 
energia) e integra as moléculas de ácidos nucléicos (DNA e RNA). Os sais mais comuns na 
composição da matéria viva são os cloretos, os carbonatos, os fosfatos, os nitratos e os sulfatos (de 
sódio, de potássio, de cálcio, de magnésio e outros). 
 Para facilitar o acontecimento das reações bioquímicas que ocorrem em uma célula. Imaginem 
como seriam reações à seco. É a mesma coisa que misturar dois pós e esperar eles reagir. É muito 
difícil. Portanto, a água e os sais minerais são altamente importantes para a manutenção do equilíbrio 
hidrossalino, da pressão osmótica e da homeostase na célula. Ácidos: Substâncias que liberam íons 
hidrogênio em soluções são denominadas ácidas; formam H⁺. Bases: Substâncias que reduzem íons 
hidrogênio em soluções são denominadas bases; formam OH⁻. 
 As células também são constituídas de macromoléculas poliméricas. Os polímeros são 
constituídos pela repetição de unidades menores, chamados de monômeros. 
- Carboidratos: [C(H2O)]n - daí o nome "carboidrato" ou "hidratos de carbono”. Fornecem matéria 
orgânica que a célula transforma em energia. Açúcares mais simples são chamados de 
monossacarídeos, que por sua vez se unem para formar moléculas maiores como os dissacarídeos ou 
polissacarídeos. São moléculas que desempenham uma ampla variedade de funções: a) Fonte e reserva 
de energia; b) Estrutural; c) Matéria prima para a biossíntese de outras biomoléculas. Os carboidratos 
podem ser classificados em: a) monossacarídeos; b) dissacarídeos; c) oligossacarídeos e d) 
polissacarídeos. 
• Exemplo: glicose - Fonte de energia para as células. A glicose é quebrada em moléculas 
menores em uma série de reações que liberam energia. 
- Lipídios: Alta solubilidade em solventes orgânicos e baixa solubilidade em água. Motivo: presença 
de muitas cadeias abertas e de anéis benzênicos. Os lipídios são moléculas importantes para os seres 
vivos. São classificados em: 1. lipídios simples (a. ácidos graxos; b. gorduras neutras [mono, di e 
triglicerídios]; c. ceras; c1. ésteres de esterol e c2. ésteres não-esteroidais) e 2. lipídios compostos: Por 
hidrólise derivam: além do glicerol, 2 hidroxilas esterificadas com ácidos graxos e uma com ácido 
fosfórico. Freqüentemente associados à membrana: a. fosfolipídios, a1. ácidos fosfatídicos, lecitinas, 
cefalinas etc; a2. Plasmógenos; a3. esfingomielinas (presentes na bainha de mielina); a4. Reprosídeos; 
a5. Cebrosídeos; b. glicolipídios e c. lipoproteínas. 
 Os Ácidos Graxos são componentes das Membranas Celulares – LIPÍDIOS. Têm duas regiões 
quimicamente distintas: Uma hidrofóbica e a outra hidrofílica. Ácidos graxos saturados: não tem 
nenhuma dupla ligação entre seus átomos de carbono, e o número de hidrogênios é o máximo possível. 
Comum das gorduras animais. Ácidos graxos insaturados: uma ou mais duplas ligações ao longo da 
cadeia; as duplas ligações determinam um encurtamento nas moléculas. 
 Os ácidos graxos são armazenados como reserva de energia na forma de lipídios por meio de 
uma ligação com o glicerol (triglicerídeos). São insolúveis em água. Os fosfolipídios são os principais 
constituintes das membranas celulares: dois grupos do glicerol estão ligados aos ácidos graxos e o 
terceiro ao ácido fosfórico. Os esteróides são lipídios derivados do colesterol. Atuam, nos organismos, 
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como hormônios. A testosterona é o hormônio sexual masculino, enquanto que o estradiol é o 
hormônio responsável por muitas das características femininas. 
 O Colesterol é um tipode gordura presente no organismo dos seres humanos, e é essencial 
para o bom funcionamento do mesmo. O HDL é chamado de o bom colesterol, e o LDL de mau 
colesterol. Quando consumido em excesso, o colesterol se deposita nas paredes das artérias, que são os 
vasos que levam sangue para os órgãos e tecidos, dependendo de onde o colesterol ficar acumulado, 
ele pode levar o indivíduo a ter dor no peito, infarto e até acidente vascular cerebral, também chamado 
de derrame. LDL é a sigla de Low Density Lipoproteins, que significa proteínas de baixa densidade, e 
acredita-se que elas sejam as piores para os seres humanos. O LDL também é chamado de mau 
colesterol. O LDL é o responsável por transportar o colesterol do fígado, até as células de vários outros 
tecidos, trazendo vários danos aos vasos sanguíneos. O LDL é diretamente relacionado as doenças 
cardíacas. Também o responsável por promover o depósito da gordura nas paredes das artérias e 
corresponde a 75% do total do colesterol em circulação. Já o HDL é a sigla de High Density 
Lipoproteins, que significa proteínas de alta densidade, também conhecido como o “bom colesterol”. 
O HDL é capaz de absorver os cristais de colesterol, que são depositados nas artérias, removendo-o 
das artérias e transportando-o de volta ao fígado para ser eliminado. O HDL é chamado de “bom 
colesterol”, pois, uma vez que o indivíduo possui níveis elevados deste tipo de colesterol, ele pode se 
tornar benefíco, reduzindo o risco de doenças do coração. 
- Ácidos nucléicos: constituem os armazenadores e transmissores de informação nos seres vivos. Os 
seres vivos possuem dois tipos: a) Ácido desoxirribonucleico (DNA) e b) ácido ribonucleico (RNA). 
Apresentam 2 atividades básicas na célula: 1. Armazenamento e transmissão das informações 
genéticas para a descendência (DNA). 2. Tradução da informação genética em proteínas (DNA e 
RNA). Ácidos nucléicos tem como unidade básica os nucleotídeos (base nitrogenada + pentose + ácido 
fosfórico). 
 O DNA é formado por duas cadeias de ácidos nucléicos helicoidais que compõem uma dupla 
hélice. Toda informação genética de um organismo vivo encontra-se “acumulada” nesta molécula. As 
bases nitrogenadas que a compõem são: adenina (A), timina (T), citosina (C) e guanina (G). Já o RNA 
é uma molécula formada por uma única cadeia de nucleotídeos. Apresenta as mesmas bases 
nitrogenadas que o DNA, com exceção da timina (T). No RNA a timina é substituída por uma uracila 
(U). É necessário saber que existem pelo menos três moléculas de RNA: a) RNA mensageiro 
(RNAm): leva a informação genética, copiada do DNA, que estabelece a sequência de aminoácidos na 
proteína; b) RNA ribossômico (RNAr): representa 50% dos ribossomos, que é a estrutura que 
proporciona o apoio molecular para as reações químicas que originam a síntese protéica e c) RNA 
transportador (RNAt): identificam e transportam os aminoácidos até o ribossomo. 
- Proteínas: É uma macromolécula cujos monômeros são aminoácidos, unidos por ligações 
peptídicas. As proteínas são partes constituintes dos tecidos biológicos e muitas delas funcionam como 
enzimas. Juntamente com os açúcares e lipídios constituem a alimentação básica dos animais. Existem 
20 tipos de aminoácidos, cada um deles com uma cadeia lateral diferente, compondo todos os tipos de 
proteínas. De acordo com as cadeias laterais podem ser: ácidos, básicos, polares e não-polares. São 
abreviados usando-se as três primeiras letras da nomenclatura inglesa (salvo cinco exceções). As 
proteínas desempenham papel estrutural, enzimático, hormonal, de defesa, nutritivo, coagulação 
sangüínea e transporte; e podem se associar a outros grupos não protéicos – glicoproteínas, 
lipoproteínas. Na estrutura das proteínas podem distinguir 4 níveis sucessivos de organização: a) 
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estrutura primária: compreende a sequência de aminoácidos que formam a cadeia protéica; b) estrutura 
secundária: diz respeito à configuração espacial da proteína; c) estrutura terciária: é consequência da 
formação de novas dobraduras nas estruturas secundárias, que dá lugar a configuração tridimensional 
da proteína e d) estrutura quaternária: resulta da combinação de dois ou mais polipeptídeos. As 
proteínas são classificadas em: 1. Fibrosas: cadeias longas, filamentosas. Estáveis e insolúveis. Ex. ß 
queratina e colágeno. 2. Globulares: compactas e enroladas. Ex: imunoglobulinas (anticorpos) em 
geral, clorofila. 
 Propriedades das proteínas: As proteínas podem denaturar. Isto acontece quando, por ação de 
substâncias químicas ou do calor as proteínas sofrem alteração da estrutura terciária ou a quebra das 
ligações não covalentes da estrutura quaternária. As proteínas perdem a sua conformação e, 
conseqüentemente, a sua funcionalidade. A denaturação pode ser: reversível ou irreversível. 
Dependendo da forma pela qual a proteína foi denaturada, sua conformação nativa pode ser recuperada 
(renaturação). Para isso é necessária a retirada lenta do agente denaturante. 
 Função biológica das proteínas: 1. Estrutural ou plástica: São aquelas que participam dos 
tecidos dando-lhes rigidez, consistência e elasticidade. São dadas pelas proteínas estruturais: 
colágeno, actina, miosina, queratina, fibrinogênio, albumina e outras; 2. Hormonal: Exercem alguma 
função específica sobre algum órgão ou estrutura de um organismo. Ex. insulina (embora tecnicamente 
a insulina seja considerada apenas um polipeptídeo, devido a seu pequeno tamanho); 3. Defesa: Os 
anticorpos (imunoglobulinas) são proteínas que realizam a defesa dos organismos contra substâncias 
estranhas; 4. Energética: Obtenção de energia a partir dos aminoácidos que compõem as proteínas; 5. 
Enzimática: Enzimas são substâncias capazes de acelerar as reações bioquímicas como, por exemplo, 
as lipases. Todas as enzimas são consideradas proteínas; 6. Condutora de gases: O transporte de 
gases (Ex. O2 e CO2) é realizado por proteínas como a hemoglobina e hemocianina.